2型糖尿病酮症酸中毒脑水肿诱发氧化应激受损的临床观察

姜保周, 艾文婷 ,刘丹平△

1.陕西省人民医院急诊内科(西安 710068), 2.陕西省人民医院心脏内科(西安710068)

△通讯作者

2型糖尿病酮症酸中毒脑水肿诱发氧化应激受损的临床观察

姜保周1, 艾文婷2,刘丹平1△

1.陕西省人民医院急诊内科(西安 710068), 2.陕西省人民医院心脏内科(西安710068)

目的：探讨2型糖尿病酮症中毒脑水肿诱发氧化应激受损状况。方法：选择2型糖尿病酮症酸中毒患者60例，将其中12例并发脑水肿者设为研究组，未并发脑水肿48例设为对照组，比较分析两组临床资料。结果：研究组中患者的海马体、锥体神经元细胞内聚集了大量80HG 、HNE和 HO-1氧化损伤产物，显著多于对照组(P<0.05);而80HG 在DKA/BE患者中的 Purkinje 细胞和分子层细胞内高度表达，而在对照组的表达显著降低(P<0.05);HNE和 HO-1则无统计学差异，在患者枕叶皮质区，研究组 CP 均定位于锥体神经元细胞里，对照组神经元细胞体里未发现CP，发现DKA/BE组神经元细胞密度降低。结论：2型糖尿病并发重度酮症酸中毒时易引发脑水肿，并伴一定程度氧化应激受损。

脑水肿作为2型糖尿病酮症酸中毒的并发症之一，严重且常见，易产生永久性神经损害甚至死亡。酮症酸中毒是2型糖尿病非常危险的并发症[1]。本研究针对2型糖尿病酮症酸中毒脑水肿诱发氧化应激受损情况进行了临床分析研究，旨在对2型糖尿病酮症酸中毒并发症作进一步了解。

资料与方法

1 一般资料 选择2014至 4月 至2015年2月我院就诊的2型糖尿病酮症酸中毒患者 60 例，其中男33例，女 27 例，年龄22～73岁，平均45.1岁。60例均符合该类病症的生化诊断标准：随机性血糖浓度≥16.7mmol/L，HCO3-浓度<15mmol/L 和 pH<7.3，尿酮体、血酮体都呈现阳性。按照标准将酮症酸中毒进行分级，轻度患者(HCO3-<15mmol/L、pH<7.3)23 例(38.33%)；中度患者(HCO3-<10 mmol/L、pH<7.2) 16 例(26.67%)；重度患者(HCO3-<5 mmol/L、pH<7.1)21 例(35.00%)。本研究通过我院伦理委员会审批，并有家属或患者本人的知情同意签字。

2 研究方法与判断标准

2.1 2型糖尿病酮症酸中毒患者出现脑水肿的判定标准：①符合实验室各项判定指标；②头晕头痛、恶心呕吐和意识出现模糊现象，血压出现升高以及心率出现减慢等各种脑水肿的临床症状及体征表现；③症状发作的开始时间在患者进行治疗前、治疗过程中的任意时间；④排除神经系统以外患者发生其他疾病的可能性。

2.2 实验室与临床监测指标：①生命体征指标：监测和分析患者呼吸顺畅度、血压、心率、瞳孔大小、神志清晰程度、脱水程度和体内各循环具体状况；②实验室指标：统计和分析患者的血糖浓度、血电解质浓度、血渗透压、肝肾功能和血气的具体状况等；③影像学监测：对患者头颅部位实施 MRI或者 CT。

2.3 分组观察指标：选 4 种常见氧化损伤标志物分析两组患者诱发氧化应激受损情况，采用立体定向法对其海马体、锥体神经元细胞活检取样，统计以下指标在患者脑组织中含量的变化：①DNA氧化损伤标志物：8-羟基脱氧鸟苷酸 (8-Hydroxy-2 deoxyguanosine，80HG)；②脂质过氧化产物：4-羟基壬烯醛(4-Hydroxynonenal，HNE)；③氧化诱导酶：血红素加氧酶 (Heme oxygenase -1，HO-1)；④血浆铜蓝蛋白 (Ceruloplasmin，CP)。所使用抗体包括抗 80HG 单克隆抗体，多克隆兔抗抗脂质过氧化产物 HNE 抗体、HO-1抗体以及血浆铜蓝蛋白抗体。封闭之前，首先使用10μg/ml蛋白酶37℃ 将海马体、锥体神经元细胞样本切片进行20 min 的处理。运用原位杂交方法检测线粒体损伤标志物 (mtDNA) 缺失情况，探针选用地高辛标记；使用改进的 Peds 染色法对原位氧化还原性铁进行检测和甲酚紫进行显色。

2.4 定量分析统计学：定量分析脑易损区域细胞中氧化损伤标志物聚集状况，以Axio Cam显微镜拍摄 (Zeiss，Thomwood，NY)高分辨率图像，选海马体或大脑Purkinje和分子层细胞CAl/CA2区2个不同的视野来研究。在排除神经纤维网的背景后对2 个视野中所有的神经元细胞及Purkinje细胞行免疫组化染色强度对比；以SAS分析神经元细胞中氧化应激标志物水平；以甲酚紫染色以区分神经元细胞体，对DKA/BE组和对照组中神经元细胞密度和大小行定量分析；在5×物镜条件下，选CA1、CA2、CA3、CA4视野，并以Axio Vision观察着色细胞。首先，设定细胞大小阈值，将非锥体细胞及细胞局部微小着色区域排除，再手工将非锥体细胞层着色血管细胞去除。最后，圈定需分析的整个锥体细胞区域 (mm2为单位) ，统计神经元细胞个数，比较两组间染色差异。同时测量12 例DKA/BE患者和12 例对照患者 CA1、CA2、CA3及CA4区，每个区域检测 75～255 个神经元细胞。

3 统计学方法 本研究采用计算机辅助图像分析软件AVR4.5进行分析，计量资料比较采用t检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1 脑水肿发生情况 60例患者中12 例并发脑水肿。其症状均出现在补液初期以及开展静脉胰岛素治疗后的5～10h内，血糖浓度维持在12.7～26.3 mmol/L，心率维持在96～127次/min，血压维持在94/60 mmHg ～111/67 mmHg。治疗后血糖逐渐下降，脱水酸中毒得到不同程度改善。都出现程度不一的意识改变，临床症状包括头晕头痛、焦躁不安、恶心呕吐及困乏嗜睡，浅昏迷等，严重者会昏迷以及心率减慢，偶有血压显著升高的个例。

2 两组患者氧化还原标志物比较 见表1。研究组海马体、锥体神经元细胞中发现聚集了大量氧化损伤产物，显著多于对照组(P<0.05)。其中，80HG大量定位在研究组神经元细胞浆和细胞核中，而对照组未着色；HNE产物在研究组患者海马体锥体神经元细胞里显著多于对照组(P<0.05)；在研究组海马体锥体神经元细胞中，HO-1含量显著高于对照组(P<0.05)。定量分析证明：研究组患者80HG、HNE和 HO-1都显著高于对照组(P<0.05)。与对照组相比，研究组患者中的 80HG含量有统计学差异，80HG 在研究组患者中的 Purkinje 细胞和分子层细胞内高度表达，而在对照组的表达显著低于研究组；定量分析表明：研究组Purkinje细胞及分子层细胞中80HG含量显著升高 (P<0.001)。提示：两组患者小脑、Purkinje细胞和脑桥中HNE和HO-1含量差异均无统计学意义 (P>0.05)。

表1 海马体、椎体神经元细胞中氧化还原标志物比较

表2 Purkinje细胞及分子层细胞中氧化还原标志物比较

3 两组患者CP定位比较 在患者枕叶皮质区，研究组患者 CP 均定位于锥体神经元细胞里面，而在对照组神经元细胞体里面则没有发现CP。

4 两组患者神经元细胞密度比较 利用甲酚紫对海马体实施染色后开展形态观察分析，发现研究组患者神经元细胞密度出现了降低的现象 [(179±49) VS (311±62)神经元细胞/mm2(P<0.01)]。但两组患者海马锥体神经元细胞的体积比较，差异无统计学意义 (P>0.05)。采用原位杂交法和原位 Perls 染色法对研究组患者进行进一步分析，在研究组患者大脑中未见还原性铁及 mtDNA 的表达。

讨 论

糖尿病酮症酸中毒患者疗后会有一定比例脑水肿出现，本研究对 60 例中12 例出现该症状，发病率高达18%，远远高于国外资料当中报道的3.1%[2]。本研究脑水肿高发可能与研究所选取患者酮症酸中毒比例较高或数量选取较少有关系。脑水肿患者一般在治疗开始的5～10h 内脱水、血糖下降以及酸中毒现在得到改善的情况下，意识逐渐发生变化，进而诱发患者大脑发生一定程度地氧化应激受损，严重者甚至导致死亡[3]。

在研究组中均发现80HG、HO-1、CP以及HNE的表达，但未发现还原性铁和mtDNA表达。说明研究组的氧化应激诱发机制同其他神经退行性病变存在差异，诸如阿尔兹默症，其症状为80HG、HO-1、NT、HNE和mtDNA缺失而还原性铁都升高。我们推测：这种现象的发生于T1DM患者胰岛素缺乏造成了多样代谢性/免疫性损伤，从而诱发高血糖、高血脂、脱水以及酮症酸中毒等一系列病理变化的证候群。与此同时，还会导致外周和脑胰岛素出现抵抗现象，胰岛素信号通路被削弱；同样，还使得AGE-RAGE系统得到增强，氧化应激和炎性反应增加[4]。T1DM诱发的DKA可以作为糖尿病型代谢脑病，同时，T1DM中动态改变的代谢状态引起的氧化应激和炎性损伤的具体机制还有待于深入研究探讨。有研究发现：2型糖尿病酮症酸中毒并发脑水肿患者神经元细胞没有出现形态学改变和凋亡的现象。虽然2型糖尿病酮症酸中毒并发脑水肿患者存在胰岛素缺陷/抵抗及代谢障碍，但是其海马体神经元细胞却不存在统计学差异。2型糖尿病酮症酸中毒并发脑水肿患者出现神经元细胞密度变低可能与DKA伴有亚临床脑水肿及内皮异常导致的不同程度脑损伤有关[5]。

[1] 熊 丰，曾 燕，张 文，等.糖尿病酮症酸中毒并发脑水肿临床分析 [J].中国实用儿科杂志，2006，21(11)：837-839.

[2] 岳绍中．儿童糖尿病酮症酸中毒并发脑水肿临床分析 [J]．临床儿科杂志，2008，26(1)：1030-1032.

[3] 余 泳，王晓鸣，陈月婵. 42例重度糖尿病酮症酸中毒救治体会 [J].中华全科医学， 2013，11(6)：896-897.

[4] 何咏梅, 尹邦燕, 杨中顺,等.皮下胰岛素泵治疗糖尿病酮症酸中毒疗效及对氧化应激的影响[J].陕西医学杂志, 2016, 45(6)：751-753.

[5] Sima AA，Zhang W，Kreipke CW，etal．Inflammation in diabetic encephalopathy is prevented by C-peptidc [J]．Rev Diabet Stud，2009，6(1)：37-42．

(收稿：2016-08-03)

糖尿病，2型/并发症 脑水肿/病因学 脑水肿/诊断

R587.2

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2017.05.031